1907年，為了更深入地學習放射化學和原子物理，莉澤離開奧地利，來到了當時的普魯士帝國首都柏林，加入了柏林大學研究所。那個時代的女性被禁止接受高等教育，幸虧化學家埃米爾·菲舍爾慧眼識才，莉澤才能夠進入研究所工作。但她每次進入研究所都隻能從後門進，並且不被允許進入學生實驗室，隻能在一個由木匠作坊改造成的實驗室裡做實驗。直到1909年，普魯士開始允許女性進入高等院校和研究機構，莉澤才不必從後門進入研究所。也是在1909年，莉澤與同事奧托·哈恩（Otto Hahn）一起發現了一係列放射性同位素。但此時，她的身份是“哈恩的助手”，不被允許獨立完成實驗。直到第一次世界大戰爆發，哈恩赴前線參戰，莉澤終於獲得了獨立做實驗的機會。
1912年到1915年，莉澤跟隨著名物理學家普朗克工作，並於1913年終於成為研究所的正式成員（之前她所有的工作都是無償的）。一戰期間，她也曾上戰場，在戰地醫院做護士。1917年，她回到了實驗室，與哈恩合作發現了鏷的同位素鏷231。遺憾的是，在1944年，哈恩因放射性研究而獲諾貝爾化學獎時，莉澤·邁特納的名字卻被忽略了，儘管她在此方麵付出的努力、取得的成果並不比哈恩少，但她的研究成果都被歸到了哈恩名下。
1938年，二戰開始，希特勒大肆屠殺猶太人，莉澤隻得逃往荷蘭避難，並於1938年8月來到了挪威。經過奮力爭取，莉澤在位於斯德哥爾摩的諾貝爾研究所謀得了一個職位。但是，當時她的上司馬內·西格班（Manne Siegbahn）歧視她，將她隔離在科學研究的基礎設施之外。此時，曾經的同事哈恩寫信告訴她，自己發現了用中子作用於鈾得到的產物具有鋇的放射性這一事實。莉澤立刻與合作者弗裡施一起對這一驚人的實驗結果作出了理論解釋，並發表在1939年1月出版的《自然》雜誌上。
在這篇文章中，她提出了一個物理學上的新概念——核裂變。莉澤是最早提出“裂變”這一詞的人。在莉澤提出的理論中，裂變後的原子核總質量比裂變前的鈾原子核質量小，這其中的質量差轉換成了能量。她利用愛因斯坦的質能方程計算出裂變過程中每個原子核釋放2億電子伏特的能量，這一研究成果奠定了原子彈和原子能研究的基礎。也因為這一研究成果，莉澤被稱為“原子彈之母”。
儘管被歐洲人稱為“原子彈之母”，莉澤卻從未參加過原子彈的研製工作。她多次拒絕了美國曼哈頓計劃（Manhattan Project）的邀請，二戰期間，她一直留在瑞典。在1944年之後，她曾三次獲諾獎提名，但都很遺憾沒能獲獎。從1947年開始，莉澤在瑞典皇家工學院領導物理學組的研究工作，並陸續在美國的一些大學擔任客座教授。也是在1947年，莉澤獲得了維也納科學榮譽獎，並當選為奧地利科學院第一位女院士。
在二戰期間，哈恩將莉澤的成果歸於自己名下，聲稱是對她的保護。然而納粹倒台後，哈恩依然繼續霸占著莉澤的研究成果。儘管玻爾、斯特拉斯曼等物理學家均對莉澤的研究成果予以肯定，哈恩依然不願將屬於莉澤的研究成果歸還給她。莉澤對此非常失望，最終共事十餘年的兩人徹底斷絕了來往。莉澤終身未婚，沒有子女，這似乎源於她對物理學的無限熱愛，也許更因為當時歐美的女性地位：雖然兩次世界大戰期間，湧現出一批職業女性，但她們絕大多數是單身女性。在人們的普遍觀念中，女性如果結婚，就必須全身心投入到家庭生活中，做家庭主婦，相夫教子，即使是總統的夫人也不能免俗。而莉澤曾說過：“我愛物理，我很難想象我的生活中沒有物理會怎樣。這是一種非常親密的愛，就好像愛一個對我幫助很多的人一樣。”晚年的莉澤·邁特納與侄子一家住在英國劍橋，並一直積極爭取和平利用核裂變。
1966年以後，在原子物理領域工作了60年的邁特納，真正受到了世界的關注。她曾在聯合國原子能委員會任職，並獲得了無數的榮譽獎章。在瑞典，她還幫助建設了第一批和平時期的核反應堆。一直關注莉澤·邁特納的愛因斯坦，稱她為“德國的瑪麗·居裡（Marie Curie）”。
1968年10月27日，莉澤·邁特納去世。她的墓碑上刻著“一位從未失去人性的物理學家（A physics who never lost her humanity）”。為了紀念她，後人把於1982年被製造出來的放射性元素109號元素命名為“（Meitnerium）”。
當然，也和所有劇中人一樣。這位莉澤·邁特納並不是曆史上的真實人物，而是《莉澤·邁特納——原子彈之母（Lise Meitner - Die Mutter der Atombombe）》中的女主角（確定嗎，大人？）。
“1878出生，到現在（1943）已經65歲了。”凱蒂夫人考慮的因素有很多。